Новый подход к изготовлению самолётных частей исключает громоздкую производственную инфраструктуру

A new approach to making airplane parts, minus the massive infrastructure

MIT News

Инженеры из Массачусетского технологического института (США) разработали метод производства композитов для аэрокосмических целей без использования огромных печей и сосудов под давлением. Данная техника сможет ускорить производство самолетов и прочих крупных композитных конструкций, таких, например, как лопасти для ветровых турбин.

Вместо того, чтобы помещать слои материала в печь для термообработки, исследователи, по сути, оборачивали их в ультратонкую пленку из углеродных нанотрубок (УНТ). Когда на плёнку подавался электрический ток, УНТ, подобно наноразмерному электрическому одеялу, быстро генерировали тепло, способствуя структуризации и спеканию материалов внутри.

Благодаря новой технологии без использования печи, учёные смогли получить такие же прочные композиты, как и материалы, изготовляемые в обычных печах по производству авиационных конструкций, экономя 99 % энергии.

Затем исследователи искали способы изготовления высококачественных композитов без применения громоздких автоклавов, генерирующих достаточно высокое давление для прессования материалов, чтобы исключать любые пустоты или воздушные карманы на их поверхности.

Учёные предложили, что если тонкая пленка углеродных нанотрубок будет зажата между двумя материалами, то при нагреве и размягчении материалов капилляры между углеродными нанотрубками должны иметь достаточную поверхностную энергию и геометрию, чтобы притягивать материалы друг к другу, не оставляя между ними пустот. При этом капиллярное давление должно быть больше, чем давление в автоклавах.

Исследователи проверили свою идею в лаборатории, выращивая пленки вертикально выровненных углеродных нанотрубок, а затем укладывая их между слоями материалов, обычно используемых при производстве авиационных конструкций с применением автоклава. После заворачивания слоёв во вторую плёнку из углеродных нанотрубок, на которую подавался электрический ток для нагрева, было замечено, что при нагреве и размягчении материалов, они втягиваются капиллярами промежуточной УНТ-пленки.

В полученном композите отсутствовали пустоты, аналогично аэрокосмическим композитам, производимым в автоклаве. При испытаниях на прочность, были продемонстрированы такие же показатели, как и у композитов из автоклава. 

В настоящее время команда занята поиском нанопористых плёнок с различной поверхностной энергией и геометрией капилляров, чтобы связывать прочие материалы.